Esame tikri laimės kūdikiai: kaip Žemė išliko palankia vieta gyvybei ištisus milijardus metų?

Klausimas, beje, yra labai jau nepaprastas. Štai kad ir dabartinis globalinis atšilimas mums rodo, kad klimatas gali labai smarkiai pasikeisti itin greitai – kad ir per kelis šimtmečius. Vertinant geologiniais laiko masteliais toks procesas dar labiau tikėtinas.

Skaičiavimai rodo, kad per kelis milijonus metų žemės klimatas gali pasikeisti į tokį, kai visa Žemė užšals arba atvirkščiai, išvirs.

Taip pat žinome, kad nuo to laiko, kai Žemėje atsirado pirmosios gyvybės užuomazgos, Saulės šviesumas išaugo 30 procentų. Teoriškai tai jau dabar turėjo išvirtinti vandenynus, nes jie ir gyvybės susidarymo metu nebuvo užšalę – tai yra vadinama „jaunos blyškios Saulės paradoksu“. Bet ši kliūties gyvybei išlikti mįslė buvo įveikta.

Mokslininkai išvystė dvi pagrindines teorijas. Pirma – kad Žemėje gali egzistuoti savotiškas termostatas – atgalinio ryšio mechanizmas (ar mechanizmai), kurie neleidžia klimatui nukrypti per toli, į mirtinų temperatūrų zonas.

Antroji – kad galbūt iš milžiniškos planetų gausybės tik labai nedideliam kiekiui pasiseka. Ir Žemė toje tarpžvaigždinėje loterijoje laimėjo aukso puodą. O pastaraisiais metais astronomų gausiai registruojamos ir tiriamos planetos, besisukančios prie kitų žvaigždžių, rodo, kad labiau tikėtinas yra antrasis scenarijus.

Astronominiai tolimų žvaigždžių stebėjimai rodo, kad apie tas žvaigždes sukasi planetos ir kad kai kurių iš jų dydis, tankumas bei atstumas nuo žvaigždės yra tokie, jog jose gali laikytis temperatūra, tinkama gyvybei. Paskaičiuota, kad vien mūsų galaktikoje tokių gyvybei tinkamų planetų gali būti bent 2 milijardai.

Mokslininkai labai norėtų nukeliauti į tas egzoplanetas ir patikrinti, ar bent viena iš jų galėtų prilygti Žemei pagal milijardus metų klimato stabilumo. Bet net ir pačios artimiausios egzoplanetos, esančios ties Kentauro Proksimos žvaigžde, yra toliau nei už 4 šviesmečių. Tad apie eksperimentus kalbos net būti negali. Sunku kalbėti ir apie tiesioginio stebėjimo duomenis.

O kuo užsiima mokslininkai, kai jų darbo galimybės būna taip apribotos? Modeliavimu.

Sautamptono universiteto (JK) Žemės sistemų mokslų profesorius Toby Tyrellas, naudodamasis kompiuterio programa, skirta bendram planetų (ne tik Žemės) klimato evoliucijos modeliavimui, iš pradžių sugeneravo 100 000 planetų, kurių kiekvienoje buvo atsitiktinis, vis kitoks klimato grįžtamųjų ryšių rinkinys. Klimato grįžtamieji ryšiai yra procesai, kurie gali sustiprinti ar prislopinti klimato kaita. Tokio grįžtamojo ryšio patirtis yra Žemės ašigalių ledynai: kuomet dėl klimato kaitos jie tirpsta, šviesą atspindintį ledo paviršių keičia šviesą absorbuojanti atvira jūra. O tai sukelia greitesnį šiltėjimo procesą ir dar greitesnį ledynų tirpsmą.

Norėdamas patikrinti, kokia tikimybė, kad bet kuri iš šių skirtingų planetų išlaikytų gyvybei tinkamas sąlygas per milžiniškus (geologinius) laiko tarpus, mokslininkas kiekvieną iš tų planetų modeliavo po 100 kartų. Kiekvieną kartą evoliucija prasidėdavo nuo skirtingos pradinės temperatūros ir buvo veikiama skirtingų, atsitiktinių klimato įvykių rinkinio.

Tie įvykiai galėjo būti tokie visą klimatą keičiantys reiškiniai, kaip superugnikalnių išsiveržimai (panašiai, kaip Pinatubo išsiveržimas, tik gerokai didesnio masto) ar asteroidų smūgiai (panašūs į tą, kuris išnaikino dinozaurus Žemėje). Kiekvieno iš 100 modeliavimų metu temperatūra buvo stebima tol, kol pasiekdavo pernelyg žemą ar pernelyg aukštą temperatūrą arba išlikdavo vidutinės temperatūros zonoje 3 mlrd. metų – buvo priimtas sprendimas, kad tokio laikotarpio pakankam, kad galėtų išsivystyti protingos gyvybės formos.

Ir šie modeliavimai pateikė aiškų atsakymą į tinkamumo gyventi klausimą. Ar bent jau kas šiuo atveju svarbiau – grįžtamieji ryšiai ar paprasčiausia sėkmė. Ir atvejai, kai planetos klimatą stabilizuojantieji grįžtamieji ryšiai buvo tokie stiprūs, kad ji išliktų gyvenama visus 100 skirtinų modeliavimų, buvo itin reti. Tiksliau, pasitaikė vos vienas toks atvejis iš 100 000.

Ir netgi tokios planetų sąlygos, kurios leisdavo pasiekti protingai gyvybei tinkamą rezultatą bent kartą iš 100 bandymų, pasitaikė labai retai – mažiau nei dešimtadalį atvejų. Beveik visais atvejais, kai planeta išlikdavo gyvenama visą 3 mlrd. metų laikotarpį, taip nutikdavo dėl sėkmės ar bent jau iš dalies dėl sėkmės.

Tuo pačiu metu modeliavimai parodė, kad vien sėkmės taip pat neužtenka. Planetos, kurios buvo specialiai sumodeliuotos taip, kad jose nebūtų klimato grįžtamųjų ryšių, niekada nesugebėdavo palaikyti stabilaus klimato, o atsitiktinai sugeneruotos planetos, kurios buvo talžomos klimato sukrėtimų, niekada neužbaigdavo modeliavimo sėkmingai.

Galutinis rezultatas – kad planetos tinkamumas gyventi iš dalies yra priklausomas nuo klimato grįžtamųjų ryšių, o iš dalies nuo sėkmės – yra patikimas. Jo nepaveikė jokie modeliavimo pakeitimai. Tad išeitų taip, kad Žemėje turėtų egzistuoti kažkokie klimatą stabilizuojantys grįžtamieji ryšiai, bet taip pat jai labai pasisekė, kad ji išliko gyvenama visus 3 milijardus metų.

Jei, pavyzdžiui, į mus būtų pataikęs didesnis asteroidas ar stipresnis Saulės žybsnis arba jei tai būtų nutikę kitokiu, jautresniu metu, labai gali būti, kad Žemėje mūsų nebūtų.

O tai leidžia skirtingu kampu pažvelgti į tai, dėl ko mes galime žvelgti į nuostabią, labai ilgą Žemės gyvybės evoliucijos ir įvairovės, sudėtingų ekologinių sistemų istoriją, kuri tapo ir mūsų atsiradimo priežastimi.